1.- Exploración Minera

    La explotación de los yacimientos minerales, es una actividad de alto riesgo económico, ya que supone unas inversiones a largo plazo que muchas veces se sustentan en precios del producto minero sujetos a altas oscilaciones. A su vez, la exploración supone también un elevado riesgo económico, derivado éste del hecho de que supone unos gastos que solamente se recuperan en caso de que la exploración tenga éxito y suponga una explotación minera fructífera. Sobre estas bases, es fácil comprender que la exploración supone la base de la industria minera, ya que debe permitir la localización de los recursos mineros explotar, al mínimo coste posible.

Para ello, debe cumplir dos objetivos básicos:

1. Identificar muy claramente los objetivos del trabajo a realizar2. Minimizar los costes sin que ello suponga dejar lagunas

Para ello dispone de una serie de herramientas y técnicas básicas, que son las que vamos a sintetizar a continuación.

Metodología de la investigación minera

La base de cualquier trabajo bien hecho es la planificación de las actividades a realizar. Esto es especialmente importante en la investigación minera, por las razones ya expuestas. Así, en Investigación Minera se suele subdividir el trabajo en tres etapas claramente diferenciadas, de forma que solamente se aborda la siguiente en caso de que la anterior haya cumplido satisfactoriamente los objetivos previstos. Aunque pueden recibir distintos nombres, en términos generales se trata de una fase de preexploración, una de exploración propiamente dicha y otra de evaluación. Si incluso ésta última alcanza los resultados previstos se realiza un estudio de viabilidad económica.

Como objetivos generales de cada una de estas etapas se pueden fijar los siguientes:

Preexploración: Tiene por objeto determinar si una zona concreta, normalmente de gran extensión, presenta posibilidades de que exista un tipo determinado de yacimiento mineral. Esto se establece en función de la información de que disponemos sobre ese tipo de yacimiento y sobre la geología de la región de estudio. Suele ser un trabajo fundamentalmente de gabinete, en el que contaremos con el apoyo de información bibliográfica, mapas, fotos aéreas, imágenes

de satélite, etc., aunque puede incluir alguna salida al campo para reconocer las zonas de mayor interés.

Exploración: Una vez establecidas las posibilidades de la región estudiada, se pasa al estudio sobre el terreno. En esta fase aplicaremos las diversas técnicas disponibles para llevar a cabo de forma lo más completo posible el trabajo, dentro de las posibilidades presupuestarias del mismo. Su objeto final debe ser corroborar o descartar la hipótesis inicial de existencia de mineralizaciones del tipo prospectado.

Evaluación: una vez que hemos detectado una mineralización de interés minero, es decir, en la que observamos caracteres que permiten suponer que pueda llegar a ser explotada, pasamos a llevar a cabo su evaluación o valoración económica. A pesar de lo que pueda parecer, los datos de ésta no son aún concluyentes, y debe ir seguida, en caso de que la valoración económica sea positiva, de un estudio de viabilidad, que contemple todos los factores geológicos, mineros, sociales, ambientales, etc., que pueden permitir (o no) que una explotación se lleve a cabo.

Para cumplir con cada uno de estos objetivos disponemos de una serie de herramientas, unas para aplicar en campo y otras en gabinete.

Herramientas y técnicas de exploración minera

La exploración minera se basa en una serie de técnicas, unas instrumentales y otras empíricas, de coste muy diverso. Por ello, normalmente se aplican de forma sucesiva, solo en caso de que el valor del producto sea suficiente para justificar su empleo, y solo si son necesarias para complementar las técnicas que ya se hayan utilizado hasta el momento. Las técnicas serían las siguientes:

Recopilación de información

Es una de las técnicas preliminares, de bajo coste, que puede llevarse a cabo en la propia oficina, si bien en algunos casos supone ciertos desplazamientos, para localizar la información en fuentes externas (bibliotecas, bases de datos…). Consiste básicamente en recopilar toda la información disponible sobre el tipo de yacimiento prospectado (características geológicas, volúmenes de reservas esperables, características geométricas…), así como sobre la geología de la zona de estudio y de su historial minero (tipo de explotaciones mineras que han

existido, volumen de producciones, causas del cierre de las explotaciones…). Toda esta información nos debe permitir establecer el modelo concreto de yacimiento a prospectar y las condiciones bajo las que debe llevarse a cabo el proceso de prospección.

En esta fase resulta muy útil contar con el apoyo de mapas metalogenéticos que muestren no solo la localización (y tipología) de yacimientos, sino también las relaciones entre ellos y su entorno. En este sentido, resulta muy útil la representación gráfica en éstos de metalotectos o provincias metalogenéticas.

Teledetección

La utilización de la información de los satélites artificiales que orbitan nuestro planeta puede ser de gran interés en investigación minera. Sigue siendo una técnica de relativamente bajo coste (condicionado por el precio de la información a recabar de los organismos que controlan este tipo de información) y que se aplica desde gabinete, aunque también a menudo complementada con salidas al campo.

La información que ofrecen los satélites que resulta de utilidad geológico-minera se refiere a la reflectividad del terreno frente a la radiación solar: ésta incide sobre el terreno, en parte se absorbe, y en parte se refleja, en función de las características del terreno. Determinadas radiaciones producen las sensaciones apreciables por el ojo humano, pero hay otras zonas del espectro electromagnético, inapreciables para el ojo, que pueden ser recogidas y analizadas mediante sensores específicos. La Teledetección aprovecha precisamente estas bandas del espectro para identificar características del terreno que pueden reflejar datos de interés minero, como alteraciones, presencia de determinados minerales, variaciones de temperatura, humedad…

Geología

El estudio en mayor o menor detalle de las características de una región siempre es necesario en cualquier estudio de ámbito minero, ya que cada tipo de yacimiento suele presentar unos condicionantes específicos que hay que conocer para poder llevar a cabo con mayores garantías de éxito nuestra exploración, así como otras que puedan emprenderse en el futuro. Es un estudio que se lleva a cabo durante las fases de preexploración y exploración, ya que su coste aún suele ser bastante bajo. Tiene también un aspecto dual, en el sentido de que en parte puede hacerse en gabinete, a partir de los datos de la recopilación de información

y de la teledetección, pero cuando necesita un cierto detalle, hay que complementarla con observaciones sobre el terreno.

Dentro del término genérico de geología se engloban muchos apartados distintos del trabajo de reconocimiento geológico de un área. La cartografía geológica (o elaboración de un mapa geológico de la misma) incluye el levantamiento estratigráfico (conocer la sucesión de materiales estratigráficos presentes en la zona), el estudio tectónico (identificación de las estructuras tectónicas, como fallas, pliegues, que afectan a los materiales de la zona), el estudio petrológico (correcta identificación de los distintos tipos de rocas), hidrogeológico (identificación de acuíferos y de sus caracteres más relevantes), etcétera. En cada caso tendrán mayor o menos importancia unos u otros, en función del control concreto que presente la mineralización investigada.

Geoquímica

La prospección geoquímica consiste en el análisis de muestras de sedimentos de arroyos o de suelos o de aguas, o incluso de plantas que puedan concentrar elementos químicos relacionados con una determinada mineralización. Tiene su base en que los elementos químicos que componen la corteza tienen una distribución general característica, que aunque puede ser distinta para cada área diferente, se caracteriza por presentar un rango de valores definido por un distribución log-normal, En otras palabras, la concentración "normal" de ese elemento en las muestras de una región aparece como una campana de gauss en un gráfico semilogarítmico. Sin embargo, cuando hay alguna concentración anómala de un determinado elemento en la zona (que puede estar producida por la presencia de un yacimiento mineral de ese elemento), esta distribución se altera, dando origen por lo general a una distribución bimodal, que permite diferenciar las poblaciones normal (la existente en el entorno de la mineralización) y anómala (que se situará precisamente sobre la mineralización).

Así, las distintas variantes de esta técnica (geoquímica de suelos, de arroyos, biogeoquímica) analizan muestras de cada uno de estos tipos, siguiendo patrones ordenados, de forma que se consiga tener un análisis representativo de toda una región, con objeto de identificar la o las poblaciones anómalas que puedan existir en la misma, y diferenciarlas de posibles poblaciones anómalas que puedan ser una indicación de la existencia de mineralizaciones.

El coste de estas técnicas suele ser superior al de las de carácter geológico, ya que implican un equipo de varias personas para la toma y preparación de las muestras, y el coste de los análisis correspondientes. Por ello, se aplican cuando

la geología ofrece ya información que permite sospechar con fundamento la presencia de yacimientos.

Geofísica

Dentro de esta denominación genérica encontramos, como en el caso de la geología, toda una gama de técnicas muy diversas, tanto en coste como en aplicabilidad a cada caso concreto. La base es siempre la misma: intentar localizar rocas o minerales que presenten una propiedad física que contraste con la de los minerales o rocas englobantes. Igual que para localizar una aguja en un pajar un imán es una herramienta de gran utilidad, éste mismo imán no nos servirá de nada si lo que hemos perdido entre la paja es una mina de lapicero de 0.5 mm.

Así, las diversas técnicas aplicables y su campo de aplicación puede ser el siguiente:

Métodos eléctricos: Se basan en el estudio de la conductividad (o su inverso, la resistividad) del terreno, mediante dispositivos relativamente simples: un sistema de introducción de corriente al terreno, y otro de medida de la resistividad/conductividad. Se utilizan para identificar materiales de diferentes conductividades: por ejemplo, los sulfuros suelen ser muy conductores, al igual que el grafito. También se utilizan mucho para la investigación de agua, debido a que las rocas que contienen agua se hacen algo más conductoras que las que no la contienen, siempre y cuando el agua tenga una cierta salinidad que la haga a su vez conductora.

Métodos electromagnéticos: Tiene su base en el estudio de otras propiedades eléctricas o electromagnéticas del terreno. El más utilizado es el método de la Polarización Inducida, que consiste en mediar la cargabilidad del terreno: se introduce una corriente eléctrica de alto voltaje en el terreno y al interrumpirse ésta se estudia cómo queda cargado el terreno, y cómo se produce el proceso de descarga eléctrica. Muy utilizado para prospección de sulfuros, ya que son los que presentan mayores cargabilidades. Otras técnicas: polarización espontánea, métodos magnetotelúricos, etc.

Métodos magnéticos: Basados en la medida del campo magnético sobre el terreno. Este campo magnético como sabemos es función del campo magnético terrestre, pero puede verse afectado por las rocas existentes en un punto determinado, sobre todo si existen en la misma minerales ferromagnéticos, como la magnetita o la pirrotina. Estos minerales producen una alteración del campo magnético local que es detectable mediante los denominados magnetómetros.

Métodos gravimétricos: se basan en la medida del campo gravitatorio terrestre, que al igual que en el caso anterior, puede estar modificado de sus valores normales por la presencia de rocas específicas, en este caso de densidad distinta a la normal. El gravímetro es el instrumento que se emplea para detectar estas variaciones, que por su pequeña entidad y por la influencia que presentan las variaciones topográficas requieren correcciones muy detalladas, y por tanto, también muy costosas.

Métodos radiométricos: se basan en la detección de radioactividad emitida por el terreno, y se utilizan fundamentalmente para la prospección de yacimientos de uranio, aunque excepcionalmente se pueden utilizar como método indirecto para otros elementos o rocas. Esta radioactividad emitida por el terreno se puede medir o bien sobre el propio terreno, o bien desde el aire, desde aviones o helicópteros. Los instrumentos de medida más usuales son básicamente de dos tipos: Escintilómetros (también llamados contadores de centelleo) o contadores Geiger. No obstante, estos instrumentos solo mide radioactividad total, sin discriminar la longitud de onda de la radiación emitida. Más útiles son los sensores capaces de discriminar las distintas longitudes de onda, porque éstas son características de cada elemento, lo que permite discriminar el elemento causante de la radioactividad.

Sísmica: La transmisión de las ondas sísmicas por el terreno está sujeta a una serie de postulados en los que intervienen parámetros relacionados con la naturaleza de las rocas que atraviesan. De esta forma, si causamos pequeños movimientos sísmicos, mediante explosiones o caída de objetos pesados y analizamos la distribución de las ondas sísmicas hasta puntos de medida estratégicamente situados, al igual que se hace con las ondas sonoras en las ecografías, podemos establecer conclusiones sobre la naturaleza de las rocas del subsuelo. Se diferencian dos grandes técnicas diferentes: la sísmica de reflexión y la de refracción, que analizan

cada uno de estos aspectos de la transmisión de las ondas sísmicas. Es una de las técnicas más caras, por lo que solo se utiliza para investigación de recursos de alto coste, como el petróleo.

En definitiva, la geofísica dispone de toda una gama de herramientas distintas de gran utilidad, pero que hay que saber aplicar a cada caso concreto en función de dos parámetros: su coste, que debe ser proporcional al valor del objeto de la exploración, y la viabilidad técnica, que debe considerarse a la luz del análisis preliminar de las características físicas de este mismo objeto.

| Calicatas

A menudo, tras la aplicación de las técnicas anteriores seguimos teniendo dudas razonadas sobre si lo que estamos investigando es o no algo con interés minero. Por ejemplo, podemos tener una anomalía geoquímica de plomo y una anomalía de geofísica eléctrica, pero ¿será una mineralización de galena o una tubería antigua enterrada? En estos casos, para verificar a bajo coste nuestras interpretaciones sobre alineaciones de posible interés minero se pueden hacer zanjas en el terreno mediante pala retroexcavadora, que permitan visualizar las rocas situadas justo debajo del suelo analizado o reconocido. Además, estas calicatas permitirán obtener muestras más representativas de lo que exista en el subsuelo, aunque no hay que olvidar que por su pequeña profundidad de trabajo (1-3 metros, a lo sumo) siguen sin ser comparables a lo que pueda existir por debajo del nivel de alteración meteórica, dado que, como vimos en el apartado correspondiente, precisamente las mineralizaciones suelen favorecer la alteración supergénica.

Sondeos mecánicos

Los sondeos son una herramienta vital en la investigación minera, que nos permite confirmar o desmentir nuestras interpretaciones, ya que esta técnica permite obtener muestras del subsuelo a profundidades variables. Su principal problema deriva de su representatividad, pues no hay que olvidar que estas muestras constituyen, en el mejor de los casos (sondeos con recuperación de testigo continuo) un cilindro de roca de algunos centímetros de diámetro, que puede no haberse recuperado completamente (ha podido haber pérdidas durante la perforación o la extracción), y que puede haber cortado la mineralización en un punto excepcionalmente pobre o excepcionalmente rico. No obstante, son la información más valiosa de que se dispone sobre la mineralización mientras no se llegue hasta ella mediante labores mineras.

Los sondeos mecánicos son un mundo muy complejo, en el que existe toda una gama de posibilidades, tanto en cuanto al método de perforación (percusión, rotación, roto percusión), como en lo que se refiere al diámetro de trabajo (desde diámetros métricos a milimétricos), en cuanto al rango de profundidades alcanzables (que puede llegar a ser de miles de metros en los sondeos petrolíferos), en cuanto al sistema de extracción del material cortado (recuperación de testigo continuo, arrastre por el agua de perforación, o por aire comprimido). Todo ello hace que la realización de sondeos mecánicos sea una etapa especialmente importante dentro del proceso de investigación minera, y requiera la toma de decisiones más detallada y problemática.

Interpretación de resultados

A la vista de los hasta ahora expuesto, el proceso de exploración minera consiste en una toma de datos continua que hay que ir interpretando sobre la marcha, de forma que cada decisión que se tome de seguir o no con las etapas siguientes esté fundamentada en unos datos que apoyan o no a nuestra interpretación preliminar.

De esta forma, cada etapa de la investigación que desarrollamos debe ir encaminada precisamente a apoyar o desmentir las interpretaciones preliminares, mediante nuevos datos que supongan una mejora de la interpretación, pero sin buscar sistemáticamente la confirmación a toda costa de nuestra idea: la cabezonería puede ser muy costosa para la compañía, aunque sin ella a menudo no habría investigación minera.

En definitiva, la interpretación de los resultados debe ser muy detallada, y debe buscar las coincidencias que supongan un apoyo a nuestras ideas, pero también las no coincidencias, que debe analizarse de forma especialmente cuidadosa, buscando la o las explicaciones alternativas que puedan suponer la confirmación o el desmentido de nuestras interpretaciones, sin olvidar que al final los sondeos confirmarán o no éstas de forma casi definitiva. 

2.- Concepto y origen de los yacimientos minerales

Introducción

   Los elementos químicos que componen nuestro planeta están distribuidos de una forma que a grandes rasgos es muy regular, ya que depende de dos grandes factores:

Su abundancia en cada una de las capas que componen el planeta

La naturaleza y composición de las rocas presentes en cada sector concreto que analicemos.

Sobre la base de los datos conocidos sobre la naturaleza y composición geoquímica, mineralógica y petrológica de las diferentes capas en que está dividido nuestro planeta, la composición es simple y homogénea en la zona más profunda (núcleo), e intermedia en el manto, mientras que la capa más superficial (la corteza) presenta una composición más compleja y heterogénea. Esto último se debe a su vez a dos factores:

o El hecho de que la diferenciación planetaria haya producido un enriquecimiento relativo de esta capa en los elementos más ligeros, que no tienen cabida en los minerales que componen el manto, que son de composición relativamente simple: fundamentalmente silicatos de Mg y Fe. Eso hace que con respecto al manto, la corteza sólo esté empobrecida en elementos como Fe y Mg (en lo que se refiere a elementos mayoritarios) y Ni, Cr, Pt, en lo que se refiere a minoritarios o trazas.

o La mayor complejidad de los procesos geológicos que operan en la corteza producen fenómenos muy variados de enriquecimiento o empobrecimiento de carácter local, que afectan a la concentración de los distintos elementos químicos de diferentes maneras.

De esta manera, podemos entender a la corteza como aquel segmento de nuestro planeta en el que se rompe la homogeneidad de la distribución de los elementos que encontramos en capas más profundas. Por ejemplo, a pesar de que existan algunas variaciones composicionales en el manto, éstas son insignificantes con respecto a la altísima variabilidad que observamos en la corteza. Así, en ésta podemos observar rocas ígneas que independientemente de su lugar de origen (manto astenosférico, manto litosférico, corteza) van desde composiciones peridotíticas hasta las graníticas. Es en la corteza donde, además, encontraremos las rocas sedimentarias y metamórficas.

Los procesos que llevan a la diferenciación de un magma, o a la formación de una roca sedimentaria o metamórfica implican en ocasiones transformaciones

profundas químico-mineralógicas. Es durante el curso de esos procesos que algunos elementos o minerales pueden concentrarse selectivamente, muy por encima de sus valores "normales" para un tipo determinado de roca, dando origen concentraciones "anómalas" que de aquí en adelante denominaremos "yacimientos minerales".

El carácter "anómalo" de estas concentraciones hace que los yacimientos constituyan singularidades en la corteza terrestre.

Es muy importante considerar el aspecto geoquímico del concepto: todos los elementos químicos están distribuidos en la corteza de forma muy amplia, aunque en general su concentración en las rocas es demasiado baja como para permitir que su extracción de las rocas resulte rentable. Como hemos explicado, su concentración para dar lugar a un yacimiento mineral se produce como consecuencia de algún proceso geológico (ígneo, sedimentario o metamórfico) que provoca la concentración del elemento. Por ejemplo, el oro que se encuentra concentrado en los yacimientos sedimentarios de tipo placer puede proceder del oro diseminado en áreas de gran extensión regional. En esas áreas el oro estará presente en las rocas, pero en concentraciones demasiado bajas como para poder ser extraído con una rentabilidad económica. Sin embargo, el proceso sedimentario produce su concentración en los aluviones o en playas, posibilitando en algunos casos su extracción económica.

En definitiva, para que un elemento sea explotable en un yacimiento mineral, su concentración debe ser muy superior a su concentración media (clark) en la corteza terrestre.

El otro factor importante a considerar es el económico: esas concentraciones podrán ser o no de interés económico, lo que delimita el concepto de Yacimiento explotable o no explotable, en función de factores muy variados, entre los que a primera vista destacan algunos como el valor económico del mineral o minerales extraídos, su concentración o ley, el volumen de las reservas, la mayor o menos proximidad de puntos de consumo, la evolución previsible del mercado, etc., factores algunos fácilmente identificables, mientras que otros son casi imposibles de conocer de antemano.

Esta conjunción de factores geológicos y económicos hace que el estudio de los yacimientos minerales sea una cuestión compleja y problemática, en la que hay que conjugar la labor de especialistas de distintos campos, ya que incluye desde las cuestiones que afectan a la prospección o búsqueda de estas concentraciones, su evaluación, el diseño y seguimiento de su explotación minera, el estudio de la viabilidad económica de la explotación, el análisis del

mercado previsible para nuestro producto, hasta factores políticos (estabilidad económica y social de un país) o cuestiones medioambientales, como la recuperación de los espacios afectados por esta actividad.

El término de yacimiento mineral se ha venido utilizando tradicionalmente para referirnos únicamente a los yacimientos de minerales metálicos, que se emplean para obtener una mena, de la que se extrae un metal. Es el caso, por ejemplo, del cinabrio, que se explota para la extracción del mercurio. No obstante, el auge de las explotaciones de minerales y rocas industriales, y la similitud de los procesos que dan origen a los yacimientos metálicos y de rocas y minerales industriales hacen que esta precisión no tenga ya sentido. De esta forma, en este temario se va a abordar de forma integral el estudio de ambos.  

Conceptos básicos

Cuando hablamos de Yacimientos Minerales, hay una serie de conceptos que tienen una gran importancia, ya sea en los aspectos geológicos-geoquímicos, o en los económicos. Los más importantes son los siguientes:

Mena: Es el mineral cuya explotación presenta interés. En general, es un término que se refiere a minerales metálicos y que designa al mineral del que se extrae el elemento químico de interés (Cu de la calcopirita, Hg del cinabrio, Sn de la casiterita, entre muchos ejemplos posibles). En este caso de los minerales metálicos, se requiere un tratamiento de la mena, que en general comprende dos etapas: el tratamiento mineralúrgico y el metalúrgico (ver más abajo).

Ganga: Comprende a los minerales que acompañan a la mena, pero que no presentan interés minero en el momento de la explotación. Ejemplos frecuentes en minería metálica son el cuarzo y la calcita. Conviene resaltar que minerales considerados como ganga en determinados momentos se han transformado en menas al conocerse alguna aplicación nueva para los mismos.

Reservas: Cantidad (masa o volumen) de mineral susceptible de ser explotado. Depende de un gran número de factores: ley media, ley de corte (ver más abajo), y de las condiciones técnicas, medioambientales y de mercado existentes en el momento de llevar a cabo la explotación. Se complementa con el concepto de Recurso, que es la cantidad total de mineral existente en la zona, incluyendo el que no podrá ser explotado por su baja concentración o ley.

Ley media: Es la concentración que presenta el elemento químico de interés minero en el yacimiento. Se expresa como tantos por ciento, o como

gramos por tonelada (g/t) (equivale a partes por millón, ppm) u onzas por tonelada (oz/t).

Ley de corte o cut-off: Es la concentración mínima que debe tener un elemento en un yacimiento para ser explotable, es decir, la concentración que hace posible pagar los costes de su extracción, tratamiento y comercialización. Es un factor que depende a su vez de otros factores, que pueden no tener nada que ver con la naturaleza del yacimiento, como por ejemplo pueden ser su proximidad o lejanía a vías de transporte, avances tecnológicos en la extracción, etc.

Factor de concentración: Es el grado de enriquecimiento que tiene que presentar un elemento con respecto a su concentración normal para que resulte explotable, es decir:

Ley de corteFc = --------------------

Clark

Así, por ejemplo, el oro se encuentra en las rocas de la corteza en una proporción media o Clark de 0.004 ppm, mientras que en los yacimientos de la cuenca de Witwatersrand (RSA) su ley de corte es de 7 g/t (1.750 veces mayor). La figura muestra los factores de concentración de una serie de elementos, y se aprecia como para elementos escasos este valor es mucho más alto que para los elementos más comunes, más abundantes en el conjunto de la corteza.

Todo uno: Mezcla de ganga y mena que extrae de la mina o cantera, con un contenido o ley determinado, que hay que saber previamente (investigación de pre-explotación) y confirmar tras la explotación.

Todo  uno marginal: Aquel producto de la explotación que tiene contenidos ligeramente por debajo de la ley de corte, y que no se suele acumular conjuntamente con el estéril, o bien para procesar mediante tratamientos de bajo coste, o en previsión de que los precios del producto suban y puedan aprovecharse como reservas.

Estéril: Corresponde a las rocas que no contienen mineral o lo contienen en cantidades muy por debajo de la ley de corte. No suele corresponder con la ganga, que como se indica antes, son los minerales acompañantes de la mena.

Subproductos: Suelen ser minerales de interés económico, pero que no son el objeto principal de la explotación, si bien aumentan el valor económico de la producción: por ejemplo, el Cd o el Hg contenido en yacimientos de sulfuros con altos contenidos en esfalerita, o el manganeso contenido en los pórfidos cupríferos.

Explotación minera: Es el proceso o conjunto de procesos por el cual o cuales extraemos un material natural terrestre del que podemos obtener un beneficio económico: puede ser desde agua, hasta diamantes, por ejemplo. Se lleva a cabo mediante pozos (caso del agua o del petróleo, entre otros), en minas, subterráneas o a cielo abierto, o en canteras.

Metalurgia extractiva: Es el proceso o conjunto de procesos, propios de la minería metálica, que permiten obtener el elemento de interés a partir del todo-uno de mina o cantera. Implica o puede implicar una serie de procesos:

-         Lavado o concentración: Proceso o conjunto de procesos por el cual o cuales se separan la mena y la ganga. Pueden ser de carácter físico: por ejemplo, separación de la magnetita por medio de electroimanes; o de carácter físico-químico: por ejemplo, flotación de los sulfuros.

-         Metalurgia: Proceso o conjunto de procesos por el cual se extrae el metal correspondiente de un mineral metálico. Puede ser por tostación (caso de los sulfuros: HgS + calor + O2 -> Hg + SO2) denominándose entonces pirometalurgia, o por vía húmeda (CuCO3 + H2SO4 -> CuSO4(soluble); a su vez el CuSO4 se descompone electrolíticamente: CuSO4 + en.el. -> Cu + SOx); este tipo se denomina hidrometalurgia; otra posibilidad es confiar este proceso a la acción de bacterias, y se denomina entonces biometalurgia.

Otros procesos post-mineros: El producto minero, tal como sale de cantera o de la planta de mineralurgia, si no es de carácter metálico, a menudo necesita otros tratamientos antes de ser aprovechable: por ejemplo el petróleo necesita el refino; las rocas industriales necesitan corte y tratamientos superficiales de la superficie de corte; expansión térmica de perlita o vermiculita para obtener áridos ligeros, calcinación de la caliza para obtener cal (CaCO3 + calor -> CaO + CO2), entre muchos otros.

Origen de los Yacimientos Minerales

El origen de los yacimientos minerales puede ser tan variado como lo son los procesos geológicos, y prácticamente cualquier proceso geológico puede dar origen a yacimientos minerales.

En un estudio más restrictivo, hay que considerar dos grandes grupos de yacimientos:

1. Los de minerales, ya sean metálicos o industriales, que suelen tener su origen en fenómenos locales que afectan a una roca o conjunto de éstas

2. Los de rocas industriales, que corresponden a áreas concretas de esa roca que presentan características locales que favorecen su explotación minera.

A grandes rasgos, los procesos geológicos que dan origen a yacimientos minerales serían los siguientes:

Procesos ígneos :

Plutonismo: produce rocas industriales (los granitos en sentido amplio), y minerales metálicos e industriales (los denominado yacimientos ortomagmáticos, producto de la acumulación de minerales en cámaras magmáticas).

Volcanismo: produce rocas industriales (algunas variedades "graníticas", áridos, puzolanas), y minerales metálicos (a menudo, en conjunción con procesos sedimentarios: yacimientos de tipo "sedex" o volcano-sedimentarios).

Procesos pegmatíticos: pueden producir yacimientos de minerales metálicos e industriales: micas, cuarzo...

Procesos neumatolíticos e hidrotermales: suelen dar origen a yacimientos de minerales metálicos muy variados, y de algunos minerales de interés industrial.

Procesos exógenos o superficiales :

La erosión es el proceso por el cual las rocas de la superficie de la Tierra, en contacto con la atmósfera y la hidrosfera, se rompen en fragmentos y sufren transformaciones físicas y químicas, que dan origen a fragmentos o clastos, y a sales, fundamentalmente. Las trasformaciones que implica la erosión pueden dar lugar a yacimientos, que reciben el nombre de yacimientos residuales. 

El transporte de los clastos por las aguas y el viento, y de las sales por el agua, modifica la composición química tanto del área que sufre la erosión como del área a la que van a parar estos productos. Además, durante el propio transporte se producen procesos de cambio físicos y químicos, nuevas erosiones, depósito de parte de la carga transportada, etc.

La sedimentación detrítica da origen a rocas como las areniscas, y a minerales que podemos encontrar concentrados en éstas, en los yacimientos denominados de tipo placer: oro, casiterita, gemas...

La sedimentación química da origen a rocas de interés industrial, como las calizas, y a minerales industriales, como el yeso o las sales, fundamentalmente.

La sedimentación orgánica origina las rocas y minerales energéticos: carbón e hidrocarburos sólidos (bitúmenes, asfaltos), líquidos (petróleo) y gaseosos (gas natural). También origina otras rocas y minerales de interés industrial, como las fosforitas, o las diatomitas, entre otras.

Como ya se ha mencionado, la sedimentación asociada a los fenómenos volcánicos produce yacimientos de minerales metálicos de gran importancia.  

Procesos metamórficos :

El metamorfismo da origen a rocas industriales importantes, como los mármoles, o las serpentinitas, así como a minerales con aplicación industrial, como el granate. No suele dar origen a yacimientos metálicos, aunque en algunos casos produce en éstos transformaciones muy importantes.

 

Así pues, y a modo de conclusión, en cada caso han de darse unas determinadas condiciones que permitan que se origine el yacimiento, como algo diferenciado del conjunto rocoso, en el que uno o varios procesos geológicos han actuado de forma diferencial con respecto al resto del área, lo que ha permitido que se produzcan esas condiciones especiales que suponen la génesis del yacimiento.  

2.- Métodos de estudio de los yacimientos minerales

    Los yacimientos minerales presentan dos aspectos complementarios de gran relevancia: los geológicos y los económicos. Cada uno de estos aspectos merece ser estudiado de forma autónoma, aunque coordinada, ya que se condicionan mutuamente.

Estudios de tipo geológico

La geología de los yacimientos minerales es fundamental para:

1. Conocer con el mayor detalle características del yacimiento que condicionan su explotación minera.

2. Determinar sus límites geográficos.3. Buscar yacimientos similares en áreas próximas.

Estos estudios comprenden una serie de aspectos diferenciados, pero complementarios, que nos deben llevar a conocer aquellos aspectos que en cada caso sean relevantes: en unos casos será la naturaleza de las rocas asociadas, en otros, la tectónica que los afecta, etc. Estos aspectos serían los siguientes:

Mineralógicos y petrológicos: La mineralogía y la petrografía detallada de los minerales y rocas que componen un yacimiento constituyen una información básica a conocer sobre el mismo. Para ello disponemos de una amplia variedad de técnicas:

o Microscopía petrográfica (luz transmitida). Nos permite identificar los minerales no metálicos y las relaciones que establecen entre ellos y los metálicos que puedan existir en las muestras estudiadas.

o Microscopía metalográfica (luz reflejada) . Sirve para identificar los minerales metálicos y sus relaciones mutuas.

o Difracción de Rayos X . Nos permite identificar con mayor precisión la naturaleza de los componentes minerales del yacimiento, sobre todo de los que por su pequeño tamaño de grano no sean fácilmente identificable con las técnicas anteriores.

o Microscopía electrónica/Microsonda electrónica : Son técnicas específicas para el estudio a gran detalle de los minerales que componen el yacimiento, bien en el aspecto de relaciones entre ellos (Microscopía) o bien en el de las variaciones menores de la composición de los minerales o de caracterización detallada de las fases minoritarias, que en determinados casos pueden ser las de mayor valor económico (caso de oro o de los elementos del grupo del platino).

La geoquímica del yacimiento, es decir, conocer con el mayor detalle la distribución de los contenidos en los elementos químicos relacionados de forma directa o indirecta con la mineralización, o afectados por los procesos que han formado o modificado el yacimiento, tiene importancia directa en cuanto que define las áreas de mayor interés minero, e indirecta, pues a menudo nos permite definir guías de prospección dentro del propio yacimiento, o para otros similares.

Geométricos: los aspectos geométricos de un yacimiento son siempre fundamentales: conocer cuál es su orientación con respecto al norte (dirección o rumbo) y su inclinación promedio (o buzamiento). A menudo estos datos no son constantes, variando de forma más o menos acusada: la variabilidad es máxima en los yacimientos estratoligados plegados, y mínima en algunos yacimientos filonianos muy regulares. El espesor (o potencia) también se puede considerar dentro de esta categoría. Para estudiar este aspecto necesitamos datos de observación, ya sea directa o a través de sondeos mecánicos.

Complementario con el aspecto anterior tenemos la relación que se establece entre la orientación del yacimiento y la de las rocas en las que se localiza: cuando ambos son paralelos hablamos de yacimientos estratoligados, estratoides, o incluso sedimentarios (o singenéticos), mientras que cuando no son paralelos hablamos de yacimientos no concordantes o epigenéticos. Con respecto a los términos indicados, estratoligado se refiere a una yacimiento que se encuentra formando capas, pero no sabemos si tiene o no origen sedimentario; estratoide se suele utilizar para designar yacimientos en capas cuyo origen no parece ser

sedimentario; el término singenético se refiere exclusivamente a concentraciones que se originan por procesos sedimentarios, a la vez que el resto de las rocas sedimentarias que forman la secuencia.

En los yacimientos estratoligados hay otros factores que suelen ser de importancia en su estudio y caracterización: los aspectos estratigráficos (caracterización de la secuencia sedimentaria en la que se enclavan, del nivel concreto en que se localizan, etc.); los aspectos sedimentológicos (medio sedimentario en que se formó la secuencia, variaciones paleogeográficas que puedan existir); los aspectos petrológicos (características de las rocas implicadas); los aspectos tectónicos (pliegues y fallas que puedan afectar a las formaciones o capas que forman el yacimiento).

En los yacimientos no concordantes o diagenéticos puede haber también una gran variedad de factores a considerar. En general, el principal es conocer el control geológico y geométrico de la mineralización: si está confinado en una estructura discordante bien delimitada (dique o filón), si está confinado por un conjunto estructural más amplio (bandas de deformación o de cizalla), si está diseminado o concentrado en un conjunto rocoso sin que muestre ningún patrón claro, si aparece en una situación concreta, como puede ser el contacto entre dos tipos de rocas distintas... Otro factor suele ser el mineralógico/petrológico, que busca establecer relaciones entre los minerales o rocas que forman el yacimiento y los procesos que pueden afectarla: cristalización, alteración hidrotermal, alteración superficial...

En cuanto a la prospección o investigación de yacimientos, se pueden considerar cuatros aspectos diferentes: los geológicos, geoquímicos, geofísicos y las labores mineras, incluyendo los sondeos mecánicos.

Una vez conocidas las características generales de los yacimientos, de acuerdo con lo hasta ahora expuesto, disponemos de los suficientes datos para conocer los procesos que lo han formado y modificado. No obstante, en ocasiones esta información no es suficiente, dado que puede haber procesos distintos que por convergencia han podido ser los responsables de estas características más comunes: si encontramos oro en una roca sedimentaria de tipo arenoso, puede ser porque se depositó conjuntamente con ella, pero también puede ser que haya sido introducido en la misma por un proceso hidrotermal, aprovechando la porosidad y permeabilidad de la misma. En estos casos, existen estudios más detallados que nos

permiten conocer mejor el proceso o procesos implicados en la formación del yacimiento:

o El estudio de las inclusiones fluidas atrapadas en minerales (fundamentalmente de la ganga) suele aportar datos relevantes sobre la composición y temperatura de los fluidos implicados en la formación del yacimiento.

o El estudio de la geoquímica isotópica aporta datos en dos aspectos: la edad de los minerales (a través de la geoquímica de isótopos radiogénico o radioactivos, como C14, por ejemplo), y relaciones entre los minerales del yacimiento y otros minerales o fluidos asociados (a través de la geoquímica de isótopos estables, como S34, O18, etc.).

En definitiva, todos estos estudios nos llevan a este conocimiento básico del yacimiento que nos debe permitir establecer sus características mineras, pero que requieren un complemento: Su valorización en términos económicos, lo que debe permitir establecer si la explotación es viable o no desde el punto de vista económico.  

Estudios de tipo económico-minero

Desde este punto de vista, son dos los estudios requeridos para obtener una idea clara de si una concentración mineral se puede considerar o no un Yacimiento Mineral: la cubicación de sus reservas, y el estudio de su viabilidad económica.

La cubicación de reservas de un yacimiento consiste en establecer de forma numérica los principales parámetros de la explotación: tonelaje (o volumen) del material explotable, ley media y ley de corte, así como el valor económico total de estas reservas. Para ello, se parte de datos puntuales, que en general proceden de sondeos mecánicos, que se extrapolan a datos areales, se multiplican por la potencia para obtener volúmenes, que se multiplican a su vez por la densidad para obtener tonelaje de todo uno, y por los contenidos (leyes) para obtener el tonelaje del mineral o elemento de interés minero que vamos a obtener. En la valoración económica hay que tener en cuenta este tonelaje, pero afectado por el rendimiento de la planta de tratamiento (que nos define la proporción del elemento que queda inaprovechado debido a pérdidas en el proceso de concentración), y en su caso, el precio que nos pagarán en las

plantas metalúrgicas por la tonelada del concentrado que podamos conseguir en el lavadero. También hay que conocer los contenidos en elementos que puedan añadir valor comercial a nuestra producción, o que puedan afectar negativamente a éste.

Esta cubicación, además de por lo datos puramente geológicos, está afectada por otros factores, como el geométrico (mayor o menor continuidad de la mineralización en el yacimiento, que puede hacer que determinadas zonas queden inaccesibles a la explotación), y por el tipo de minería que se pretende llevar a cabo: no es lo mismo la explotación subterránea que la a cielo abierto, como diferencias más acusadas. En cada caso, el planteamiento económico-minero puede ser diferente, puesto que, por ejemplo, en la explotación a cielo abierto, a menudo el hecho de que la explotación de una zona rica pueda obligar a desmontar una zona con mineralización pobre puede hacer rentable la explotación de esta zona, que en otras condiciones sería subeconómica.

Una cuestión siempre importante es el análisis de las perspectivas de futuro del valor económico de la producción. Es un dato siempre interpretativo, no podemos "conocer el futuro", saber qué oscilaciones van a poder tener los precios de los minerales, metales o rocas a lo largo de la vida prevista para nuestra explotación minera, ni de qué oscilaciones va a tener el dólar, principal divida en que se produce su cotización. No obstante, es necesario tener alguna indicación en ese sentido: conocer las perspectivas de mercado de nuestro producto, que no sean negativas de antemano, pues ello afectará negativamente a este dato del valor económico de la producción.

El estudio de viabilidad tiene como dato de partida el valor económico de nuestra producción, procedente la cubicación. Para que esta viabilidad sea cierta, ha de darse que:

Producción = Costes de explotación + beneficio industrial

De esta forma, el estudio de viabilidad incluye fundamentalmente el análisis de los costes de explotación, aunque a menudo también el de las

expectativas de futuro del valor de la producción.

Para este análisis, un dato primordial es el del plazo previsto para la explotación, que, en términos generales, no debe ser inferior a 10 años, para obtener la amortización completa de las inversiones. Para ello, normalmente se divide el tonelaje de las reservas entre 10, y se obtiene un valor indicativo de la producción anual prevista, lo que a su vez nos da el valor anual de la producción.

Otro dato importante corresponde a la técnica de explotación a emplear, dado que cada una requiere unas inversiones determinadas, tanto en instalaciones como en maquinaria.

El tratamiento que requiera la mena implica también unas inversiones, que en general dependen también del volumen de la producción anual, e implican un coste adicional fijo por tonelada.

Las distancias a medios de transporte, tanto de ámbito local/regional (carreteras o ferrocarriles) como de mayor ámbito (puertos), añada un coste por tonelada variable en función de esta distancia y de la distancia al punto de consumo final.

Los condicionantes medioambientales son en la actualidad muy estrictos, y pueden llegar desde la prohibición total de realizar determinadas explotaciones mineras, a la necesidad de llevar a cabo una restauración ambiental, cuyo coste se añade al propio de la explotación en sí.

Por último, nos referiremos al coste de la explotación en sí, que incluye los costes del personal, tanto implicado directamente en el proceso (los mineros), como los necesarios para el funcionamiento administrativo de la empresa, y los costes de explotación (consumibles, como energía eléctrica, combustible de maquinarias, repuestos...).

Otro factor a considerar como coste es el de la investigación minera que se llevó a cabo para descubrir el yacimiento, que ha de ser cubierto también por la explotación. Incluso hay que incluir los costes de otras prospecciones llevadas a cabo son éxito antes de encontrar este yacimiento, así como de las que se sigan llevando a cabo para descubrir otros, mientras que no se produzca otro descubrimiento que pueda asumir esos costes.

En definitiva, la viabilidad de un yacimiento depende de tantos factores, que además pueden variar tanto a lo largo del periodo de actividad de la explotación, que a menudo se dice que el estudio de su viabilidad solamente termina cuando el yacimiento ya se ha agotado. Por ello, la minería tiene la justa consideración de actividad económica de alto riesgo.